De flesta människor förstår friktion på ett intuitivt sätt. När du försöker skjuta ett objekt längs en yta, motstår kontakten mellan objektet och ytan ditt tryck upp till en viss tryckstyrka. Matematisk beräkning av friktionskraften involverar vanligtvis ”friktionskoefficienten”, som beskriver hur mycket de två specifika material "håller ihop" för att motstå rörelse, och något som kallas "normal kraft" som avser massan av objekt. Men om du inte känner till friktionskoefficienten, hur räknar du ut kraften? Du kan uppnå detta antingen genom att leta upp ett standardresultat online eller genomföra ett litet experiment.
Använd föremålet i fråga och en liten del av ytan som du kan röra dig fritt för att sätta upp en lutande ramp. Om du inte kan använda hela ytan eller hela föremålet, använd bara en bit av något tillverkat av samma material. Om du till exempel har ett kakelgolv som yta kan du använda en enda kakel för att skapa rampen. Om du har ett träskåp som föremål, använd ett annat, mindre föremål av trä (helst med en liknande finish på träet). Ju närmare du kan komma den verkliga situationen, desto mer exakt blir din beräkning.
Se till att du kan justera rampens lutning genom att stapla upp en serie böcker eller något liknande, så att du kan göra små justeringar till dess maximala höjd.
Ju mer lutande ytan är, desto mer kommer tyngdkraften att arbeta för att dra den nerför rampen. Friktionskraften arbetar mot detta, men vid någon tidpunkt övervinner kraften på grund av tyngdkraften den. Detta berättar den maximala friktionskraften för dessa material, och fysiker beskriver detta genom koefficienten för statisk friktion (μstatisk). Experimentet låter dig hitta värdet för detta.
Placera objektet ovanpå ytan i en grund vinkel som inte får det att glida nerför rampen. Öka rampens lutning gradvis genom att lägga till böcker eller andra tunna föremål i din stack och hitta den brantaste lutningen du kan hålla i utan att objektet rör sig. Du kommer att kämpa för att få ett helt exakt svar, men din bästa uppskattning kommer att vara tillräckligt nära det verkliga värdet för beräkningen. Mät rampens höjd och längden på rampens bas när den är i denna lutning. Du behandlar i huvudsak rampen som att bilda en rätvinklig triangel med golvet och mäter längden och höjden på triangeln.
Matematiken för situationen fungerar snyggt och det visar sig att lutningens vinkel berättar koefficientens värde. Så:
Eller eftersom tan = motsatt / intilliggande = längd på bas / höjd, beräknar du:
Där den "N”Står för den normala kraften. För en plan yta är värdet på detta lika med vikten på objektet, så du kan använda:
Till exempel har trä på en stenyta en friktionskoefficient påμstatisk = 0,3, så använd detta värde för ett 10 kg (kg) träskåp på en stenyta:
Titta online för att hitta friktionskoefficienten mellan dina två ämnen. Till exempel har ett bildäck på asfalt en koefficient påμstatisk = 0,72, is på trä harμstatisk = 0,05 och trä på tegel harμstatisk = 0,6. Hitta värdet för din situation (inklusive användning av glidkoefficienten om du inte beräknar friktionen från stillastående) och anteckna den.
Om den inte är det är den normala kraften svagare. I det här fallet hittar du lutningens vinkelθoch beräkna:
Till exempel att använda ett 1 kg isblock på trä, lutat till 30 °, och komma ihåg detg= 9,8 m / s2, detta ger:
F = \ cos {\ theta} \ mu_ {statisk} mg = \ cos {30} \ gånger 0,05 \ gånger 1 \ gånger 9,8 = 0,424 \ text {N}